RU2579841C2 - Method of casting precise casts - Google Patents
Method of casting precise casts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2579841C2 RU2579841C2 RU2014104995/02A RU2014104995A RU2579841C2 RU 2579841 C2 RU2579841 C2 RU 2579841C2 RU 2014104995/02 A RU2014104995/02 A RU 2014104995/02A RU 2014104995 A RU2014104995 A RU 2014104995A RU 2579841 C2 RU2579841 C2 RU 2579841C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- liquid
- ceramic
- casting
- alloy
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
- B22D27/045—Directionally solidified castings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D30/00—Cooling castings, not restricted to casting processes covered by a single main group
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способу изготовления точных отливок, предпочтительно в керамических формах, из сплавов на основе алюминия, магния, меди, цинка и железа.The present invention relates to a method for manufacturing precision castings, preferably in ceramic molds, from alloys based on aluminum, magnesium, copper, zinc and iron.
После заполнения полости керамической формы жидким сплавом необходимо осуществить быстрое, объемное или направленное охлаждение этого сплава для получения компактной отливки без пористой структуры, характеризующейся относительно однородной и мелкозернистой структурой и, следовательно, хорошими механическими свойствами.After filling the ceramic mold cavity with a liquid alloy, it is necessary to carry out rapid, volumetric or directed cooling of this alloy to obtain a compact casting without a porous structure, characterized by a relatively uniform and fine-grained structure and, therefore, good mechanical properties.
Керамические формы, применяемые при литье по выплавляемым моделям, характеризуются низкой удельной теплопроводностью, и, следовательно, время затвердевания жидкого металла относительно велико. В результате медленного затвердевания образуется крупнозернистая структура, которая является причиной ухудшения механических свойств отливки.Ceramic molds used in investment casting are characterized by low specific thermal conductivity, and, therefore, the solidification time of the liquid metal is relatively long. As a result of slow hardening, a coarse-grained structure is formed, which is the cause of the deterioration of the mechanical properties of the casting.
Для получения требуемой компактной структуры отливок следует обеспечить направленное затвердевание металла. Например, способ изготовления точных отливок согласно описанию патента DE-OS 3629079 состоит в том, что в нем используют керамические формы с "карманами", сделанными в выбранных частях формы. Перед заливкой жидкого металла в формы указанные карманы заполняют стальной дробью. Благодаря теплоемкости стальной дроби, значительно более высокой, чем теплоемкость алюминиевого сплава, происходит интенсивный теплоперенос от жидкого металла, что позволяет изготавливать отливки с зонами направленного затвердевания. В описании патента ЕР 571703 в качестве охлаждающей среды для керамической формы, заполненной жидким сплавом, используют текучий охлаждающий агент, предпочтительно в жидком состоянии, при варьирующих уровнях перегрева, у которого температура кипения ниже, чем температура залитого металла. Жидкий охлаждающий агент должен иметь подходящую вязкость, и указанный агент представляет собой смесь веществ, характеризующихся различными температурами кипения. В качестве примера приведена композиция, содержащая воск, гликоль, сложный эфир и/или масло. Вследствие воспламеняемости компонентов охлаждающего агента процесс осуществляют в закрытом контейнере в атмосфере инертного газа. Согласно описанию патента US 6622774 керамические формы, заполненные алюминиевым сплавом, охлаждают в масляной ванне с высокой температурой вспышки и низкой вязкостью. С другой стороны, в описании патента US 2008/0011442 керамическую литейную форму, заполненную жидким металлом, выдерживают при давлении по меньшей мере 20 МПа в течение примерно 300 секунд и затем вводят в жидкий охлаждающий агент при температуре -100°С или ниже. Целесообразно подвергать затвердевающий металл воздействию ультразвука или другой альтернативной обработке.To obtain the desired compact structure of castings, directional solidification of the metal should be provided. For example, the method for manufacturing precision castings as described in DE-OS 3629079 consists in using ceramic molds with “pockets” made in selected parts of the mold. Before pouring liquid metal into molds, these pockets are filled with steel shot. Due to the heat capacity of the steel fraction, significantly higher than the heat capacity of the aluminum alloy, intense heat transfer from liquid metal occurs, which allows castings with areas of directional solidification to be produced. In the description of patent EP 571703, as a cooling medium for a ceramic mold filled with a liquid alloy, a fluid cooling agent is used, preferably in a liquid state, at varying levels of superheat, in which the boiling point is lower than the temperature of the cast metal. The liquid cooling agent must have a suitable viscosity, and this agent is a mixture of substances characterized by different boiling points. An example is a composition containing wax, glycol, ester and / or oil. Due to the flammability of the components of the cooling agent, the process is carried out in a closed container in an inert gas atmosphere. As described in US 6,622,774, ceramic molds filled with an aluminum alloy are cooled in an oil bath with a high flash point and low viscosity. On the other hand, in US Pat. No. 2008/0011442, a ceramic mold filled with a liquid metal is held at a pressure of at least 20 MPa for about 300 seconds and then introduced into a liquid cooling agent at a temperature of −100 ° C. or lower. It is advisable to expose the hardened metal to ultrasound or other alternative treatment.
Способ изготовления точных отливок согласно настоящему изобретению, предпочтительно в керамических формах, из сплавов на основе Al, Mg, Cu, Zn и Fe характеризуется тем, что керамическую форму обжигают при температуре от 800 до 1000°С в течение от 2 до 4 часов, далее охлаждают до температуры от 20 до 950°С, выдерживают при такой температуре в течение от 10 до 40 минут и по прошествии этого времени в указанную форму заливают жидкий сплав, перегретый на от 50 до 200°С относительно исходной температуры плавления, а по прошествии от 10 до 100 секунд форму погружают при постоянной или переменной скорости в жидкую охлаждающую среду, представляющую собой 1-99% об. водный раствор жидкого полимера при температуре от 15 до 85°С.A method of manufacturing precision castings according to the present invention, preferably in ceramic forms, from alloys based on Al, Mg, Cu, Zn and Fe is characterized in that the ceramic form is fired at a temperature of from 800 to 1000 ° C for 2 to 4 hours, then cooled to a temperature of from 20 to 950 ° C, kept at that temperature for 10 to 40 minutes and after this time a liquid alloy is poured into the specified form, superheated from 50 to 200 ° C relative to the initial melting temperature, and after 10 to 100 seconds form immersed in and constant or variable speed in a liquid cooling medium, representing 1-99% vol. an aqueous solution of a liquid polymer at a temperature of from 15 to 85 ° C.
Жидкий полимер предпочтительно представляет собой полимер вида полиалкиленгликоля (PAG), или поливинилпирролидона (PVP), или акрилата (ACR), или полиэтиленоксида (РЕО). Предпочтительно используют керамические формы, выполненные из алюминосиликата или высокоглиноземистых огнеупоров, главным образом, на основе синтетической формовочной смеси, например Молохита.The liquid polymer is preferably a polymer of the type polyalkylene glycol (PAG), or polyvinylpyrrolidone (PVP), or acrylate (ACR), or polyethylene oxide (PEO). Ceramic molds made of aluminosilicate or high alumina refractories, mainly based on a synthetic molding mixture, for example Molochite, are preferably used.
Жидкие полимеры представляют собой растворы, суспензии или сплавы полимеров, которые принадлежат к конкретной группе жидкостей, характеризующейся измеримой устойчивостью формы, проявляют некоторые характеристики твердого тела и характеризуются измеримой эластичностью. Они представляют собой полимолекулярные соединения углерода и водорода, также содержащие кислород, азот, фосфор и серу, а также модификаторы, ингибиторы и другие добавки. Жидкие полимеры проявляют свойства неньютоновских жидкостей при высоких скоростях сдвига, что означает, что их кривые текучести не являются прямыми линиями.Liquid polymers are solutions, suspensions or alloys of polymers that belong to a specific group of liquids, characterized by measurable shape stability, exhibit some characteristics of a solid body and are characterized by measurable elasticity. They are polymolecular compounds of carbon and hydrogen, also containing oxygen, nitrogen, phosphorus and sulfur, as well as modifiers, inhibitors and other additives. Liquid polymers exhibit the properties of non-Newtonian fluids at high shear rates, which means that their yield curves are not straight lines.
Применяемая охлаждающая среда имеет удельную теплоемкость почти в 2 раза выше, чем закалочные масла, благодаря чему увеличение температуры среды для заданной массы партии будет снижено примерно наполовину.The used cooling medium has a specific heat capacity of almost 2 times higher than quenching oils, due to which the increase in the temperature of the medium for a given batch mass will be reduced by about half.
Водный раствор жидких полимеров, проникающий через стенки керамической формы, образует при контакте с расплавленным металлом тонкое разделительное полимерное покрытие, что позволяет изготовлять отливки с отличным качеством поверхности. При применении способа согласно настоящему изобретению наружные поверхности отливок не загрязнены маслом или воском, и, следовательно, они не требуют обезжиривания или применения других способов очистки. Остатки охлаждающей среды, которые могут оставаться на отливках при наличии высоких концентраций указанной среды в охлаждающей ванне, не подвергаются карбонизированию, но полностью разлагаются при высоких температурах с образованием водяного пара и оксидов углерода. Скорость охлаждения зависит от типа полимера, его концентрации и температуры водного раствора. Применяемая охлаждающая среда является невоспламеняющейся и экологически безопасной. Благодаря указанным характеристикам для реализации способа согласно настоящему изобретению не требуется герметизированное пространство, но достаточно отсасывающей установки, поскольку большие количества дыма могут появиться только в случае преждевременного удаления форм из охлаждающей среды.An aqueous solution of liquid polymers, penetrating through the walls of a ceramic mold, forms a thin separation polymer coating upon contact with molten metal, which makes it possible to produce castings with excellent surface quality. When applying the method according to the present invention, the outer surfaces of the castings are not contaminated with oil or wax, and therefore they do not require degreasing or other cleaning methods. Residues of the cooling medium that can remain on the castings in the presence of high concentrations of the specified medium in the cooling bath are not carbonized, but are completely decomposed at high temperatures with the formation of water vapor and carbon oxides. The cooling rate depends on the type of polymer, its concentration and the temperature of the aqueous solution. The cooling medium used is non-flammable and environmentally friendly. Due to these characteristics, the implementation of the method according to the present invention does not require a sealed space, but a suction unit is sufficient, since large amounts of smoke can appear only in the case of premature removal of molds from the cooling medium.
Отливка, погруженная в полимерный охлаждающий агент, кристаллизуется и затвердевает снизу вверх, и вертикальный литниковый канал кристаллизуется в виде последней части отливки, выполняя одновременно роль системы подачи. Быстрая объемная кристаллизация и охлаждение из жидкого состояния происходит при немедленном погружении всей керамической формы, заполненной жидким сплавом, в охлаждающую среду, причем указанный метод применяют к отливкам с практически одинаковой толщиной стенок и плавным переходом от одной секции к другой. Быстрая направленная кристаллизация происходит при погружении керамической формы, заполненной жидким сплавом, в жидкую охлаждающую среду при постоянной или переменной скорости.The casting, immersed in a polymer cooling agent, crystallizes and hardens from bottom to top, and the vertical sprue channel crystallizes in the form of the last part of the casting, acting simultaneously as a supply system. Rapid bulk crystallization and cooling from a liquid state occurs when the entire ceramic mold filled with a liquid alloy is immediately immersed in a cooling medium, the method being applied to castings with almost the same wall thickness and a smooth transition from one section to another. Rapid directional crystallization occurs when a ceramic mold filled with a liquid alloy is immersed in a liquid cooling medium at a constant or variable speed.
Керамические формы, выполненные из алюминосиликата или высокоглиноземистых огнеупоров, характеризуются устойчивыми свойствами при изменении температуры. Более высокая температура керамической формы способствует жидкотекучести сплава и, таким образом, позволяет получить отливки с тонкими или ультратонкими стенками.Ceramic forms made of aluminosilicate or high alumina refractories are characterized by stable properties with temperature. The higher temperature of the ceramic form contributes to the fluidity of the alloy and, thus, allows to obtain castings with thin or ultra-thin walls.
Отливки, полученные способом согласно настоящему изобретению, имеют очень хорошее качество наружной поверхности, отличающейся низкой степенью шероховатости, глянцевым внешним видом и отсутствием дефектов типа газомикропроницаемости. Направленное затвердевание обеспечивает хорошую внутреннюю компактность, измеренную по плотности. Кроме того, отливки характеризуются высокой однородностью макро- и микроструктуры в поперечных сечениях стенок, толщины которых отличаются не больше чем в 2-3 раза. Их структуры улучшены по сравнению с подобными отливками, затвердевающими согласно традиционным способам реализации процесса литья по выплавляемым моделям, в частности, средние значения расстояния между вторичными осями дендритов понижены, и в эвтектических сплавах образуется мелкозернистая эвтектика. Все указанные факторы влияют на увеличение параметров прочности Rm и RpO,2 и пластичности А5 в испытании на растяжение, хотя величина указанных параметров зависит от типа сплава и условий охлаждения.Castings obtained by the method according to the present invention have a very good quality of the outer surface, characterized by a low degree of roughness, a glossy appearance and the absence of defects such as gas permeability. Directional solidification provides good internal compactness, measured by density. In addition, castings are characterized by high homogeneity of macro- and microstructure in the cross sections of the walls, the thicknesses of which differ no more than 2-3 times. Their structures are improved compared to similar castings hardening according to traditional methods for the implementation of the investment casting process, in particular, the average values of the distance between the secondary axes of the dendrites are reduced, and a fine-grained eutectic is formed in eutectic alloys. All these factors affect the increase in strength parameters R m and R pO, 2 and ductility A 5 in a tensile test, although the magnitude of these parameters depends on the type of alloy and cooling conditions.
Ниже приведены примеры практических вариантов реализации способа изготовления точных отливок согласно настоящему изобретению.The following are examples of practical options for implementing the method of manufacturing precision castings according to the present invention.
Пример 1Example 1
Керамическую форму для опытной конической отливки размером ©20×030×100 мм изготавливали из кварцевой муки и кварцевого песка с содержание SiO2 выше 90% масс., используя связующее вещество типа LUDOX® РХ30 в форме водного раствора коллоидного кремнезема, содержащего от 20 до 40% масс.SiO2. Форму обжигали при температуре от 800 до 850°С в течение 2 часов. Далее указанную форму медленно охлаждали до температуры 750°С, выдерживали при такой температуре в течение 15 минут, а затем заполняли алюминиевым сплавом, представляющим собой доэвтектический силумин EN AC-AISi7Mg0,6, при температуре от 700 до 720°С. Через 10 секунд керамическую форму, заполненную жидким сплавом, погружали при скорости 7,5 мм/с в 20% об. водный раствор жидкого полимерного закалочного средства, такого как Aqua-Quench 260, при температуре 20°С.A ceramic mold for an experimental conical casting of size 20 × 030 × 100 mm was made of quartz flour and silica sand with a SiO 2 content of more than 90 wt% using a binder of the LUDOX ® PX30 type in the form of an aqueous solution of colloidal silica containing from 20 to 40 % mass SiO 2 . The form was fired at a temperature of from 800 to 850 ° C for 2 hours. Further, this form was slowly cooled to a temperature of 750 ° C, kept at this temperature for 15 minutes, and then filled with an aluminum alloy, which is a hypereutectic silumin EN AC-AISi7Mg0.6, at a temperature of from 700 to 720 ° C. After 10 seconds, a ceramic mold filled with a liquid alloy was immersed at a speed of 7.5 mm / s in 20% vol. an aqueous solution of a liquid polymer quenching agent, such as Aqua-Quench 260, at a temperature of 20 ° C.
Вследствие применения водного раствора жидкого полимера его реакция с керамической формой и жидким сплавом была очень слабой, и образовавшаяся отливка была компактной и не содержала никакой внутренней газовой пористости, при этом ее наружная поверхность была блестящей и глянцевой и содержала только следы шероховатости.Due to the use of an aqueous solution of a liquid polymer, its reaction with the ceramic form and the liquid alloy was very weak, and the resulting casting was compact and did not contain any internal gas porosity, while its outer surface was shiny and glossy and contained only traces of roughness.
Пример 2Example 2
Для конусовидной отливки, описанной в примере 1, использовали керамическую форму, при этом указанную форму изготавливали из алюминосиликатного материала в форме синтетического наполнителя под торговым названием Молохит и связующего вещества LUDOX® РХ30, причем указанную форму обжигали при 900°С в течение 2 часов, а затем охлаждали до комнатной температуры. После предварительного нагревания указанной форм до температуры 300°С, ее выдерживали при такой температуре в течение 15 минут и заполняли жидким литейным магниевым сплавом MgAI9Zn1 при температуре от 690 до 710°С. Далее через 10 секунд форму, заполненную расплавленным металлом, погружали при постоянной скорости 7,5 мм/с в 20% об. водный раствор жидкого полимера POLIHARTENOL-E8 при температуре 20°С.For the cone casting described in Example 1, a ceramic mold was used, and the mold was made of an aluminosilicate material in the form of a synthetic filler under the trade name Molochit and a binder LUDOX ® PX30, the mold being fired at 900 ° C for 2 hours, and then cooled to room temperature. After preheating the indicated form to a temperature of 300 ° C, it was kept at this temperature for 15 minutes and filled with MgAI9Zn1 liquid cast magnesium alloy at a temperature of from 690 to 710 ° C. Then after 10 seconds, the mold filled with molten metal was immersed at a constant speed of 7.5 mm / s in 20% vol. aqueous solution of POLIHARTENOL-E8 liquid polymer at a temperature of 20 ° C.
После кристаллизации и охлаждения сплава в охлаждающей среде, оболочка формы не проявляла никаких признаков прилипания к наружной поверхности отливки. Отливка была компактной, не содержала внешней и внутренней пористости, при этом ее плотность приближалась к теоретической плотности, типичной для сплава данной химической композиции. При ударе металлическим инструментом отливка издавала чистый металлический звук, типичный для кокильных отливок. Наружная поверхность образца отличалась низкой шероховатостью и была слегка глянцевой.After crystallization and cooling of the alloy in a cooling medium, the mold shell did not show any signs of sticking to the outer surface of the casting. The casting was compact, did not contain external and internal porosity, while its density was close to the theoretical density typical of the alloy of this chemical composition. When struck with a metal tool, the casting made a clean metallic sound, typical of chill castings. The outer surface of the sample was characterized by low roughness and was slightly glossy.
Пример 3Example 3
Керамическую форму конической формы на основе Молохита в качестве наполнителя, содержащую связующее вещество LUDOX® РХ30, обжигали при температуре 950°С в течение 3 часов и затем охлаждали до температуры 700°С, выдерживали при такой температуре в течение 20 минут и заполняли при температуре 1450°С жидким хромомолибденовым литейным железом, содержащим в % масс.: 3,35 С, 0,53 Si, 92 Mn, 9,5 Cr, 0,14 Ni, 1,53 Mo, остаток Fe. Далее через 15 секунд форму с жидким литейным железом погружали при скорости 5 мм/с в водный раствор жидкого полимера THERMISOL QZS 700 при концентрации 19,14% об. и при температуре 50°С.Ceramic form a conical shape on Molohita basis as filler containing binder LUDOX ® RH30, calcined at 950 ° C for 3 hours and then cooled to a temperature of 700 ° C, kept at this temperature for 20 minutes and filled at 1450 ° C liquid chromium-molybdenum cast iron, containing in wt%: 3.35 C, 0.53 Si, 92 Mn, 9.5 Cr, 0.14 Ni, 1.53 Mo, the remainder Fe. Then, after 15 seconds, the mold with liquid cast iron was immersed at a speed of 5 mm / s in an aqueous solution of the THERMISOL QZS 700 liquid polymer at a concentration of 19.14% vol. and at a temperature of 50 ° C.
Направленное охлаждение позволило улучшить компактность: средняя плотность отливки р=7,51 г/см, при этом средний показатель твердости по Викерсу составлял 664. Для сравнения, свойства отливки, изготовленной в песчаной форме, следующие: р=7,45 г/см3 и средний показатель твердости по Викерсу составляет 547. Ускоренные кристаллизация и охлаждение способствуют сфероидизации первичных и эвтектических карбидов в ферритной матрице.Directed cooling made it possible to improve compactness: the average density of the casting was p = 7.51 g / cm, while the average Vickers hardness was 664. For comparison, the properties of the castings made in sand form are as follows: p = 7.45 g / cm 3 and the average Vickers hardness is 547. Accelerated crystallization and cooling contribute to the spheroidization of primary and eutectic carbides in the ferrite matrix.
Пример 4Example 4
Керамическую форму, выполненную из алюминосиликатного наполнителя, называемого Молохитом, и связующего вещества LUDOX® РХ30 на основе коллоидного кремнезема обжигали в течение 3 часов при 900°С. Далее форму охлаждали до комнатной температуры и затем нагревали до 400°С. Форму выдерживали при такой температуре в течение 30 минут и заполняли жидким сплавом AC-AISi7Mg0.3 при температуре от 710 до 740°С. Через 15 секунд форму, в которую был залит жидкий сплав, погружали при средней скорости примерно 5 мм/с в бак, заполненный полимерным охлаждающим агентом, представляющим собой 20% водный раствор POLIHARTENOL-E8 при комнатной температуре.A ceramic mold made of an aluminosilicate filler called Molochite and a binder LUDOX ® PX30 based on colloidal silica was fired for 3 hours at 900 ° C. Next, the form was cooled to room temperature and then heated to 400 ° C. The mold was held at this temperature for 30 minutes and filled with the AC-AISi7Mg0.3 liquid alloy at a temperature of 710 to 740 ° C. After 15 seconds, the mold into which the liquid alloy was poured was immersed at an average speed of about 5 mm / s in a tank filled with a polymer cooling agent, which is a 20% POLIHARTENOL-E8 aqueous solution at room temperature.
Микроструктура полученной отливки была улучшена по сравнению с микроструктурой отливки, затвердевающей в самоподдерживающейся керамической форме при температуре 400°С. Общее качество наружной поверхности отливки было очень хорошим в обоих случаях: указанная поверхность отличалась низкой шероховатостью и была блестящей и глянцевой. Отливка, изготовленная способом согласно настоящему изобретению, была более компактной, не имела внутренних дефектов и, по сравнению с отливкой, изготовленной с помощью традиционного метода, имела более высокую плотность, составляющую в зависимости от толщины стенки от 0,01 до 0,04 г/см. Более быстрая кристаллизация позволила уменьшить дендриты αAι твердого алюминиевого раствора; особенно явным было влияние связанной с переохлаждением модификации (αAι+&si) эвтектики. Кроме того, было установлено, что в доэвтектических силуминах типа AC-AISi7Mg0.3 параметры DAS (расстояние между осями дендритов) или SDAS (расстояние между вторичными осями дендритов), т.е. междендритное расстояние 1- и 11-порядка, лучше коррелируют со скоростью затвердевания, чем с размером зерна. В отливке, изготовленной из сплава AISi7Mg0.3 способом согласно настоящему изобретению, среднее расстояние между осями дендритов составляло 40 пм. Повышенная скорость затвердевания в отливке, изготовленной согласно настоящему изобретению, обуславливала увеличение механических свойств: Rm=280 МПа, Rp0.∑=235 МПа, А5=4,0%, тогда как, например, в отливке, затвердевающей в традиционной керамической форме при комнатной температуре, среднее расстояние между осями дендритов составляет 47 пм и механические свойства принимают следующие значения: Rm=245 МПа, Rpa2=195 МПа, А5=2,5%.The microstructure of the obtained casting was improved compared to the microstructure of the casting, which hardens in a self-supporting ceramic form at a temperature of 400 ° C. The overall quality of the outer surface of the casting was very good in both cases: this surface was characterized by low roughness and was shiny and glossy. The casting made by the method according to the present invention was more compact, had no internal defects and, compared with the casting made using the traditional method, had a higher density, depending on the wall thickness, from 0.01 to 0.04 g / cm. Faster crystallization reduced dendrites α A ι of solid aluminum solution; the effect of the supercooling modification (α A ι + & si) of the eutectic was especially pronounced. In addition, it was found that in pre-eutectic silumin of the AC-AISi7Mg0.3 type, the parameters are DAS (distance between the axes of dendrites) or SDAS (distance between the secondary axes of dendrites), i.e. the interdendritic distance of 1- and 11-order correlate better with the solidification rate than with the grain size. In the casting made of the AISi7Mg0.3 alloy by the method according to the present invention, the average distance between the axes of the dendrites was 40 pm. The increased solidification rate in the casting made according to the present invention caused an increase in mechanical properties: R m = 280 MPa, R p0 .∑ = 235 MPa, A 5 = 4.0%, whereas, for example, in a casting that hardens in traditional ceramic form at room temperature, the average distance between the axes of the dendrites is 47 pm and the mechanical properties take the following values: R m = 245 MPa, R pa2 = 195 MPa, A 5 = 2.5%.
Пример 5Example 5
Три керамические формы на основе Молохита со связующим веществом типа LUDOX® РХ30 обжигали при температуре 900°С в течение 2,5 часов и затем охлаждают до 500°С, выдерживали при такой температуре в течение 15 минут и далее заполняли жидким медным сплавом типа ВА1044, В555 или М059 согласно PN-91/H-87026, перегревали на от 100 до 150°С относительно исходной температуры плавления. Через 30 секунд после окончания заполнения полости формы, указанную форму погружали при скорости 8,5 мм/с в полимерный охлаждающий агент на основе POLIHARTENOL-E8 при концентрации H2O от 15 до 25% об. и при температуре 35°С.Three ceramic molds based on Molochite with a binder of the LUDOX ® PX30 type were calcined at a temperature of 900 ° C for 2.5 hours and then cooled to 500 ° C, kept at this temperature for 15 minutes and then filled with a liquid copper alloy of type BA1044, B555 or M059 according to PN-91 / H-87026, overheated from 100 to 150 ° C relative to the initial melting temperature. 30 seconds after the completion of filling the mold cavity, this mold was immersed at a speed of 8.5 mm / s in a polymer cooling agent based on POLIHARTENOL-E8 at a concentration of H 2 O from 15 to 25% vol. and at a temperature of 35 ° C.
Наружная поверхность отливок из медного сплава отличалась низкой шероховатостью и была глянцевой, особенно в случае алюминиевой бронзы ВА1044. Быстрое направленное затвердевание отливок из медного сплава позволило уменьшить в микроструктуре как размер зерен, так и SDAS. Например, в сплаве В555, указанные расстояния были понижены: от 33 мкм - для отливок, изготовленных способом согласно настоящему изобретению, до 26 пм для отливок, подвергаемых естественному охлаждению в самоподдерживающейся молохитовой форме при температуре примерно 500°С. Условия охлаждения оказывали значительное влияние на твердость отливок из медного сплава, при этом величина твердости по Викерсу ВА1044 сплава в самоподдерживающейся форме составляла 232 единиц, указанная величина увеличивалась до 253 в отливке, направленно затвердевающей в форме, помещенной в жидкую полимерную среду. После быстрого направленного затвердевания отмечали общее увеличение параметров прочности Rm и Rp02, пластичности А5 и твердости по Викерсу исследуемых медных сплавов. Дополнительное увеличение механических свойств возможно после корректировки основной химической композиции и применения модификации/рафинирования и термической обработки.The outer surface of copper alloy castings was characterized by a low roughness and was glossy, especially in the case of aluminum bronze BA1044. Rapid directional solidification of copper alloy castings made it possible to reduce both grain size and SDAS in the microstructure. For example, in alloy B555, these distances were reduced: from 33 μm for castings made by the method according to the present invention to 26 pm for castings subjected to natural cooling in a self-supporting molochite form at a temperature of about 500 ° C. The cooling conditions had a significant effect on the hardness of copper alloy castings, while the Vickers hardness VA1044 of the alloy in a self-sustaining form was 232 units, this value increased to 253 in the cast, which solidified directionally in a mold placed in a liquid polymer medium. After rapid directional solidification, a general increase in the strength parameters Rm and Rp02, plasticity A5, and Vickers hardness of the studied copper alloys was noted. An additional increase in mechanical properties is possible after adjusting the basic chemical composition and applying modification / refining and heat treatment.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL396030A PL216825B1 (en) | 2011-08-19 | 2011-08-19 | Method for producing the precision castings |
| PLP.396030 | 2011-08-19 | ||
| PCT/PL2012/000068 WO2013028086A2 (en) | 2011-08-19 | 2012-08-10 | Method for producing investment castings |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014104995A RU2014104995A (en) | 2015-09-27 |
| RU2579841C2 true RU2579841C2 (en) | 2016-04-10 |
Family
ID=47019130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014104995/02A RU2579841C2 (en) | 2011-08-19 | 2012-08-10 | Method of casting precise casts |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140190653A1 (en) |
| EP (1) | EP2744612B1 (en) |
| JP (1) | JP2014525839A (en) |
| PL (1) | PL216825B1 (en) |
| RU (1) | RU2579841C2 (en) |
| UA (1) | UA109823C2 (en) |
| WO (1) | WO2013028086A2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102018221750A1 (en) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Process and mold for making metal cast workpieces |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU977108A1 (en) * | 1981-04-07 | 1982-11-30 | Предприятие П/Я М-5671 | Method of producing casting by directional solidifying |
| EP0571703A1 (en) * | 1992-05-22 | 1993-12-01 | TITAN-ALUMINIUM-FEINGUSS GmbH | Process for the production of castings by investment casting |
| RU2123909C1 (en) * | 1998-02-11 | 1998-12-27 | Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Method of producing castings with oriented crystallization and device for its embodiment |
| RU2226449C1 (en) * | 2002-11-18 | 2004-04-10 | Цацулина Ирина Евгеньевна | Method for casting parts with use of oriented crystallization and apparatus for performing the same |
| US20080011442A1 (en) * | 2006-04-04 | 2008-01-17 | O.St. Feingussgesellschaft M.B.H | Method for precision-casting metallic molded parts and device therefor |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3908733A (en) * | 1973-10-26 | 1975-09-30 | United Technologies Corp | Method and apparatus for control of alloy in columnar grain castings |
| DE3629079A1 (en) | 1986-08-27 | 1988-03-03 | Thyssen Industrie | Method for the precision casting of castings in a ceramic shell mould |
| JPH02207942A (en) * | 1989-02-06 | 1990-08-17 | Kawasaki Steel Corp | Production of casting mold for precision casting of high-chromium steel |
| US5407001A (en) * | 1993-07-08 | 1995-04-18 | Precision Castparts Corporation | Yttria-zirconia slurries and mold facecoats for casting reactive metals |
| JP2904398B2 (en) * | 1994-10-07 | 1999-06-14 | 有限会社櫻井美術鋳造 | Precision casting |
| US5975188A (en) * | 1997-10-30 | 1999-11-02 | Howmet Research Corporation | Method of casting with improved detectability of subsurface inclusions |
| US6352101B1 (en) * | 1998-07-21 | 2002-03-05 | General Electric Company | Reinforced ceramic shell mold and related processes |
| CZ20023124A3 (en) * | 2000-03-17 | 2003-05-14 | Daniel James Duffey | Investment casting process |
| US6622774B2 (en) | 2001-12-06 | 2003-09-23 | Hamilton Sundstrand Corporation | Rapid solidification investment casting |
| AU2003272624A1 (en) * | 2002-09-20 | 2004-04-08 | Alotech Ltd. Llc | Lost pattern mold removal casting method and apparatus |
| US7584778B2 (en) * | 2005-09-21 | 2009-09-08 | United Technologies Corporation | Method of producing a castable high temperature aluminum alloy by controlled solidification |
| EP2445668A2 (en) * | 2009-06-26 | 2012-05-02 | Havasu | Methods for forming faucets and fixtures |
| CA2707317C (en) * | 2010-06-10 | 2015-04-07 | Steven Kennerknecht | Investment castings and process |
-
2011
- 2011-08-19 PL PL396030A patent/PL216825B1/en unknown
-
2012
- 2012-08-10 RU RU2014104995/02A patent/RU2579841C2/en active
- 2012-08-10 WO PCT/PL2012/000068 patent/WO2013028086A2/en active Application Filing
- 2012-08-10 EP EP12772821.0A patent/EP2744612B1/en not_active Not-in-force
- 2012-08-10 US US14/237,360 patent/US20140190653A1/en not_active Abandoned
- 2012-08-10 JP JP2014525961A patent/JP2014525839A/en active Pending
- 2012-10-08 UA UAA201401353A patent/UA109823C2/en unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU977108A1 (en) * | 1981-04-07 | 1982-11-30 | Предприятие П/Я М-5671 | Method of producing casting by directional solidifying |
| EP0571703A1 (en) * | 1992-05-22 | 1993-12-01 | TITAN-ALUMINIUM-FEINGUSS GmbH | Process for the production of castings by investment casting |
| RU2123909C1 (en) * | 1998-02-11 | 1998-12-27 | Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Method of producing castings with oriented crystallization and device for its embodiment |
| RU2226449C1 (en) * | 2002-11-18 | 2004-04-10 | Цацулина Ирина Евгеньевна | Method for casting parts with use of oriented crystallization and apparatus for performing the same |
| US20080011442A1 (en) * | 2006-04-04 | 2008-01-17 | O.St. Feingussgesellschaft M.B.H | Method for precision-casting metallic molded parts and device therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2014525839A (en) | 2014-10-02 |
| WO2013028086A2 (en) | 2013-02-28 |
| US20140190653A1 (en) | 2014-07-10 |
| EP2744612B1 (en) | 2015-10-21 |
| PL396030A1 (en) | 2013-03-04 |
| WO2013028086A3 (en) | 2013-04-18 |
| RU2014104995A (en) | 2015-09-27 |
| UA109823C2 (en) | 2015-10-12 |
| WO2013028086A4 (en) | 2013-06-13 |
| EP2744612A2 (en) | 2014-06-25 |
| PL216825B1 (en) | 2014-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110317983A (en) | The Compound Extrusion casting method of high-quality Al alloy automobile gear box casing | |
| RU2579841C2 (en) | Method of casting precise casts | |
| Goto et al. | Effect of 3D-printed sand molds on the soundness of pure copper castings in the vicinity of as-cast surfaces | |
| US7134478B2 (en) | Method of die casting spheroidal graphite cast iron | |
| JP6514237B2 (en) | Process for preparing molten metal for casting at low to zero superheat temperatures | |
| CN104060183B (en) | A kind of oscillating arm bracket and production method thereof | |
| Kyffin et al. | Effect of treatment variables on size refinement by phosphide inoculants of primary silicon in hypereutectic Al–Si alloys | |
| JP2986785B1 (en) | Castable refractory and refractory brick using the same | |
| Zhang et al. | Gold jewellery casting: Technology design and defects elimination | |
| JPH05501226A (en) | How to control heat extraction rate in casting | |
| JP2000103684A (en) | Castable refractory and firebrick using the same | |
| RU2335377C1 (en) | Method of precise ingots production in ceramic moulds with pressurised crystallisation | |
| SU753526A1 (en) | Ingot mould | |
| Slamet et al. | Effect of Composition and Pouring Temperature of Cu-Sn Alloys on The Fluidity and Microstructure by Investment Casting | |
| RU2607016C2 (en) | Method of producing a cast composite material | |
| RU2579329C1 (en) | Method of steel grain refinement in surface layer of cast | |
| Orlowicz et al. | Effect of refining process on porosity and mechanical properties of high pressure Al-Si alloy die castings | |
| RU2306195C1 (en) | Iron-carbon alloys thin-wall castings making method | |
| SU859004A1 (en) | Moulding mixture for differential cooling of castings | |
| Mohammed et al. | Corrosion Characteristics of Vanadium Alloyed Ductile Cast Iron in Nitric Acid | |
| 毛郭灵 et al. | Effects of Sand Molds and Coatings on Microstructure and Mechanical Properties of ZL702A Alloy | |
| SU644595A1 (en) | Investment core | |
| Chakravorty et al. | Melting and Casting Characteristics of Aluminium-Lithium Alloys | |
| RU2323802C1 (en) | Method of making moulding | |
| SU1197769A1 (en) | Ingot mould for casting big ingots |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE9A | Changing address for correspondence with an applicant |